JPH06240590A - スチールコード - Google Patents
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- JPH06240590A JPH06240590A JP5343914A JP34391493A JPH06240590A JP H06240590 A JPH06240590 A JP H06240590A JP 5343914 A JP5343914 A JP 5343914A JP 34391493 A JP34391493 A JP 34391493A JP H06240590 A JPH06240590 A JP H06240590A
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- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Tires In General (AREA)
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Abstract
するマルチストランドスチールコードを提供する。 【構成】 スチールコード10は、直径がDで、コアス
トランド12とコアストランドを囲む上限9本までの周
囲ストランド14から成っている。コアストランド12
の直径はD1で、周囲ストランド14の直径はD2であ
る。コアストランド直径対周囲ストランド直径の比D1
/D2は、ゴムの浸透を可能とするためにある予め定め
られた値より大きくなっている。各ストランドは一つ以
上の中心部の素線16、22から成る中心部と中心部を
囲む2層以上の素線18、20、24、26とを有して
いる。半径方向外側の層の撚り角は、同じストランドの
半径方向内側の層の撚り角より小さい。0.0015D
乃至0.0075Dの範囲にある第一の自由空間28
が、少なくともコアストランドにおいて半径方向最も内
側の層の各組の素線18間に設けられている。
Description
囲む上限9本までの周囲ストランドとを含むスチールコ
ードに関する。各ストランドは1本以上の中心素線から
成る中心部と前記中心部を囲む2層以上の素線とから成
っている。この種のスチールコードはしばしばマルチス
トランドスチールコードと呼ばれる。マルチストランド
スチールコードは、コンベヤーベルトやオフロード用の
重量タイヤ等のゴム製品の補強材として使用できる。こ
のようなマルチストランドスチールコードはまた鉱山や
エレベーターで使用する巻き上げケーブルやロープとし
ても活用できる。従って、以下においては用語スチール
コード、スチールロープ及びスチールケーブルは区別無
く使用されるものとする。マルチストランドスチールコ
ードは高い引っ張り強さが得られる適切な棒状組織の高
カーボン鋼素線から成っている。鋼素線には亜鉛または
亜鉛合金等の耐食性の被覆かまたは銅合金等のゴム付着
性の被覆を施すことができる。
を増大するため、耐久的な耐食性を持たなければならな
い。コードの腐食は亜鉛等の適切な被覆を施すことによ
るのみならず、コード内の個々の鋼素線間にゴムを浸透
させる適切な構造的特質によっても避けることができ
る。ゴムの浸透は、個々の素線間に自由空間を設けるこ
とにより達成できる。しかしながら、マルチストランド
スチールコードの場合は、乗用車やトラックのタイヤ補
強用の単一ストランドスチールコードの場合のように簡
単ではない。マルチストランドスチールコードの代表的
な例は7ストランド19素線構造である。このスチール
コードは133本の個々の鋼素線を有する。全ての素線
を腐食から守ることは、どの素線も、コアストランドの
中心素線さえもゴム層で包まれるべきことを意味する。
その結果、相隣る素線間に比較的大きな空間が必要にな
る。しかしながら、素線間に大きな空間を設けると、コ
ード及び若しくはコード構造物を作るストランドはコー
ド構成中にそのコンパクトで均一な幾何学的形状が緩く
なり、その結果コードの長さに沿ってもはや均一な補強
効果が得られなくなる。更に、できるだけ最小の補強材
料で、ある一定の補強効果を得ることが常に要求され
る。このことは所定の引っ張り強さに対してスチールコ
ードの横断面積はできるだけ小さくあるべきことを意味
し、また一定の鋼断面に対して各コードの外径をできる
だけ小さくすべきことを意味する。この要求事項は、コ
ード内の隣接素線間に比較的大きな空間を設けるという
上記の目的と矛盾することは言うまでもない。
なゴムを浸透させそれにより最大の補強効果を有するマ
ルチストランドスチールコードを提供することである。
づき第一の実施例によって、コアストランドとこのコア
ストランドを囲む上限6本までの周囲ストランドとを含
む直径Dのスチールコードが得られる。コアストランド
の直径はD1で、周囲ストランドの直径はD2である。
の比D1/D2は1.05より大きいが、1.30より
小さいことが好ましい。もし、D1/D2が1.05よ
り小さいと、周囲ストランドの間を通りコアストランド
に向けて十分な量のゴムが浸透できない。もしD1/D
2の値が1.30より大きければ、コード長さに沿って
断面がより不均一になる。
る中心部と中心部を囲む2層以上の素線とから成ってい
る。各層の素線は全てほぼ同じ直径で、各層の素線直径
は同じストランドの中心部の全直径より小さいことが好
ましい。また半径方向外側の層の素線直径は、同じスト
ランドの半径方向内側の層の素線直径より小さいことが
好ましい。
トランドの半径方向内側の層の撚り角より小さい。素線
の撚り角は本発明においては下記の如く定められてい
る。中心部の(全)直径をd1、中心部を直接囲む半径
方向内側の層の素線直径をd2、半径方向内側の層を囲
む第二層(即ち半径方向外側の層)の素線直径をd3と
仮定し、且つLL2 を半径方向内側の層よりの長さ、L
L3 を半径方向外側の層よりの長さと仮定すると、半径
方向内側の層の撚り角は下記の如く定まる。
d2 )×π/LL2 }× 180/π
+d3 )×π/LL3 }× 180/π
トが右の数式の値になる角度を示す。
及び多分第四層についても同様な式を使用して撚り角を
決定できる。
側の層)の間の撚り角の差は、直接その下の層の撚り角
の1.5%乃至20%の範囲にあることが好ましく、最
も好ましいのはこの撚り角の差が直接その下の層の撚り
角の10%以下であることである。この撚り角配置によ
り、半径方向直接外側の層の素線は、半径方向直接内側
の層の表面の螺旋状に配置された表面間隙に入り込ま
ず、これら間隙を塞ぎゴムの浸透を妨げる働きをしない
傾向を持つと言う利点を得る。更に、撚り角のこの配置
により殆ど円筒形をなす層の形成が助成される。半径方
向内側の層の撚り角を大きくすることはまた、半径方向
外側の層の素線と比べて半径方向内側の層の本質的に短
い素線長さを補正する。この意味において撚り角のこの
配列は、スチールコードの素線全体に亙り全断面におい
て荷重が正規分布をすることに寄与してる。
るため、0.0015D乃至0.0075Dの範囲、好
ましくは0.002D乃至0.007Dの範囲にある第
一の自由空間が、少なくともコアストランドにおいて半
径方向最も内側の層の各組の素線間に設けられている。
この第一の自由空間の適当な実際値は0.010mm乃
至0.075mmの範囲にある。もし第一自由空間の値
が記述した範囲より少なければ、ゴムの浸透が不十分な
場合が多く生ずる。もし第一自由空間の値が記述した範
囲より大きければ、同一の所定引っ張り強さに対してス
チールコードの占める体積が大きくなり過ぎる。
く、好ましくは0.003D乃至0.015Dの範囲
で、最も好ましくは0.004D乃至0.012Dの範
囲のものが、少なくともコアストランドの半径方向最も
内側の層を囲む層の各組の素線間に設けられる。この第
二の自由空間の適当な実際値は0.030mm乃至0.
150mmの範囲にある。第二の自由空間は半径方向最
も内側の層を囲む層の中へゴムを浸透させなければなら
ないのみならず、また半径方向最も内側の層及び中心部
へもゴムを浸透させなければならないから、第二の自由
空間は第一の自由空間より大きくなければならない。も
し第二の自由空間の大きさが記述の範囲より小さけれ
ば、ゴムの浸透が不十分な場合が多く生ずる。もし第二
自由空間の値が記述した範囲より大きければ、同一の所
定引っ張り強さに対してスチールコードの占める体積が
大きくなり過ぎる。
範囲、例えば93%から100%の範囲の前成率を有す
ることが好ましく、前成率97%は優れた値である。
測定できる。まず所定長さ(例えば500mm)の組み
立てられたスチールコードを取り、正確に測定する。次
にストランドを塑性的に変形させること無く、スチール
コードから周囲ストランドをほぐす。前成率は次式で定
められる。
られていることが好ましい。周囲ストランドはコアスト
ランドを囲みストランドとしてはこの第一の方向に撚ら
れているが、その層は第一の方向とは逆の方向に撚られ
ていることが好ましい。これは安定した捻れバランスを
促進するために行われる。
次の中心部構造を取ることができる。 (1)単一の中心部素線。 (2)コード全体の最終強度に必ずしも貢献しない直線
の細い補助素線を囲んで撚られた3本の素線。 (3)上に乗る層の撚り角より大きい撚り角で撚られた
2乃至7本の素線。
乃至15mmの範囲にあり、鋼素線の直径は0.15乃
至1.20mmの範囲にある。
あるならば銅合金被覆を施しても良く、またもし耐食性
が重要な要素であるならば亜鉛または亜鉛合金の被覆を
施行しても良い。
次の通りである。
も0.70で最大値は0.92である上限5本までの周
囲ストランドを設けることができる。
D1/D2が少なくとも1.39で最大値は1.69で
ある上限7本までの周囲ストランドを設けることができ
る。
最大値は2.10である上限8本までの周囲ストランド
を設けることができる。
最大値は2.45である上限9本までの周囲ストランド
を設けることができる。
第一の特徴に基づく少なくとも一つのマルチストランド
スチールコードを含むゴム製品が得られる。ゴムはコア
ストランドの中心部の素線に浸透するが、コアストラン
ドの中心部素線を全て包み込むことが好ましい。このよ
うにして、コード全体の個々の鋼素線が全てゴムで囲ま
れたコードが得られる。
ロード用のタイヤでも良い。
形断面のほぼ細長い部品でマルチストランドスチールコ
ードを1本のみ有するゴム製品も得られる。使用すべき
ゴムの種類は最終用途によって決まる。ゴム混合物は耐
火性を有する適当なポリクロロプレンゴムで作ることが
できる。ゴム混合物はまた耐凍結用及び耐油用のニトリ
ルゴムや充分な劣化抵抗及び低摩擦性を有するEPDM
ゴムでも作ることができる。
明する。
ンドスチールコード10はコアストランド12とコアス
トランド12を囲む6本の周囲ストランド14からなっ
ている。
とこれを囲む半径方向内側の層の6本の鋼素線18及び
半径方向外側の層の12本の鋼素線20から成ってい
る。中心部素線16の直径は素線18の直径より大き
く、素線18の直径は素線20の直径より大きい。
2とこれを囲む半径方向内側の層の6本の鋼素線24及
び半径方向外側の層の12本の鋼素線26から成ってい
る。中心部素線22の直径は鋼素線24の直径より大き
く、鋼素線24の直径は鋼素線26の直径より大きい。
9素線のマルチストランドスチールコードが得られる。
2の半径方向内側の層の相隣る素線18間に設けられて
いる。類似の第一の自由空間32も、周囲ストランド1
4の相隣る素線24の間に設けられている。
2の半径方向外側の層の相隣る素線20間に設けられて
いる。同様な第二の自由空間34も、周囲ストランド1
4の半径方向外側の層の相隣る素線26の間に設けられ
ている。
下記の充分既知の工程で製造することができる。
と結合した、従来の引き抜き工程。 ・従来の亜鉛鍍金工程。 ・従来の撚り工程、例えば、先ず個々のストランドを撚
り、次にストランドをコードに撚る。この撚り作業は従
来の管撚り機を用いるかまたは既知の二重撚り機を用い
て遂行できる。
曲げながら撚り作業を行うことにより、所要前成率の周
囲ストランドを得ることができる。
機械的処理方法に基づいて、スチールコードの異なる鋼
素線は異なるレベルの引っ張り強さを呈する。しかしな
がら一般的法則として、直径が同じでコード内の類似の
場所を占める素線は全てほぼ同じ引っ張り強さを有する
と言うことができる。
コード10から成る細長いゴム製品の断面を示す。ゴム
36は全ての鋼素線例えばコアストランド12の中心素
線16にさえ浸透している。スチールコード10の断面
の円周は薄いゴム36の層で覆われているので円形断面
の細長い製品が得られる。
素線の周囲に空間が設けられており、このためゴム36
は殆ど全ての鋼素線を個々に包み込んでいる。このこと
は、鋼対鋼の接触が実際的に排除されていることを意味
する。換言すれば、鋼素線相互間の食い込みが大幅に減
少され、これにより合成ゴムコードの疲労抵抗が強化さ
れる。例として下記にこのことを説明する。
またはエレベーターにおける巻き上げケーブルとして使
用でき、特に高い耐食性と疲労抵抗が求められる用途に
おいて使用できる。
す加硫工程により製造できる。下型38と上型40から
成る型によって円形の部品ができる。隙間41がゴムの
通路として設けられている。上型40と下型38が接触
するのを防ぎ所要の圧力を作り出すため、隙間42が設
けられなければならない。ゴムは、少なくとも30kg
/cm2 の圧力と140℃乃至160℃の温度の環境下
でコード10に適用される。
のように作られた。
16.47゜ +12×0.69mm(素線20)撚り角16.14
゜。 6本の周囲ストランド14:0.69mm(素線22) (Z撚り) + 6×0.61mm(素線24)撚り角
11゜ +12×0.57mm(素線26)撚り角10.5゜。 コード:撚り角17.88゜即ち、撚り長さ66mm、
S撚り。
0.0259mm、第二の空間30は0.0706mm
である。直径比D1/D2は1.222、メーター当た
りのコード重量は323.8グラムで、充填度即ち鋼断
面積対外接円面積比は54.4%に等しい。
ード10は、請求項1の特徴を全て持たない基準コード
と比較されてきた。基準コードの特徴は次の如くであ
る。
゜ +12×0.71mm、撚り角21.82゜。 6本の周囲ストランド14:0.71mm、 (Z撚り) + 6×0.63mm、撚り角13.9゜ +12×0.58mm、撚り角14.95゜。 コード:撚り長さ63mm、S撚り。
38mm、第二の空間は0.0308mmである。直径
比D1/D2は1.204、メーター当たりのコード重
量は345.2グラムで、充填度は52.8%に等し
い。
ードは充填率がより大きいにも拘らず、基準コードに比
べて、ゴムが遥かに良く浸透している。
人のベルギー特許No.1000162(A6)に記さ
れている。この方法と器具により得た測定結果を図4に
示す。
の圧力降下は、曲線44で示され、二つの異なるゴム合
成物に対して実際に圧力降下は0である。このことは、
コード素線間の隙間が完全に充填されていることを意味
している。
て曲線46で示す如く、又第二のゴム合成物に対して曲
線48により更に一層はっきりと示す如く、基準コード
の場合の圧力降下はかなり大きい。このことは、素線間
の螺旋状隙間に沿って空気が通り抜ける空隙が存在しそ
れによりかなりの圧力降下が生じていることを示してい
る。ベルト部分からコードを切断した後ゴムの浸透状態
を目視検査すると、上記結果が確認される。本発明のコ
ードと基準コードの両方から異なるストランドの撚りを
ほどき、続いて各ストランドの素線も撚りをほどき、本
発明のコードの目視検査をすると、中心素線16、22
においてさえかなりの量のゴム被覆を認めることができ
る。基準コードの場合はこの状態になっていない。
長さ6mm +12×0.24mm(素線20)、撚り長さ12m
m。 6本の周囲ストランド14:0.24mm(素線22) (Z撚り) + 6×0.21mm(素線24)、撚り
長さ7.5mm +12×0.20mm(素線26)、撚り長さ15m
m。 コード:撚り長さ23mm、S撚り。
0及びゴム被覆後のコード即ち加硫して細長い円形部品
37にした物に、動的RPKテストと言われる図5に示
すテストを行う。コード10または円形部品37は、駆
動ドラム50と二つの固定案内ロール52及び54の周
りに閉鎖サイクルを形成している。駆動ドラム50は一
分間120回の周期で連続的に回転方向が変化する。ロ
ール54には1000ニュートンの重りが付けられてい
る。これらにより破断までのサイクル数を測定する。
破断までに80,000サイクルが、またコード10が
完全に破断するまでに355,000サイクルが測定さ
れた。
認められず且つその後の制動荷重の低下が無い状態で
2,000,000サイクルが測定された。
ど全ての素線を個々に包むゴムは鋼対鋼の接触を防ぎ鋼
素線間の食い込みを大幅に減少させ、その結果コードの
疲労抵抗が増大される、という上記説明が立証された。
断面を図解的に示す。
品の横断面を図解的に示す。
示す。
すグラフである。
の配置を示す。
Claims (30)
- 【請求項1】 直径Dのスチールコードはコアストラン
ドと前記コアストランドを囲む上限6本までの周囲スト
ランドとから成り、前記コアストランドの直径はD1、
前記周囲ストランドの直径はD2で、コアストランドと
周囲ストランドの直径比D1/D2は1.05より大き
く、各ストランドは1本以上の中心素線から成る中心部
と前記中心部を囲む2層以上の素線とを有し、各層の素
線は全てほぼ同じ直径で、半径方向外側の層の撚り角は
同じストランドの半径方向内側の層の撚り角より小さ
く、0.0015D乃至0.0075Dの範囲にある第
一の自由空間が少なくとも前記コアストランドにおいて
前記半径方向最も内側の層の各組の素線間に設けられて
いることを特徴とするスチールコード。 - 【請求項2】 前記周囲ストランドは90%乃至105
%の範囲の前成比を有することを特徴とする請求項1に
記載のスチールコード。 - 【請求項3】 コアストランド直径対周囲ストランド直
径の比D1/D2が1.30より小さいことを特徴とす
る請求項1に記載のスチールコード。 - 【請求項4】 前記第一の自由空間が0.002D乃至
0.007Dの範囲にあることを特徴とする請求項1に
記載のスチールコード。 - 【請求項5】 前記第一の自由空間より大きい第二の自
由空間が少なくとも前記コアストランドにおいて、前記
半径方向最も内側の層を囲む層の各組の素線間に設けら
れていることを特徴とする請求項1に記載のスチールコ
ード。 - 【請求項6】 前記第二の自由空間が0.003D乃至
0.015Dの範囲にあり、好ましくは0.004D乃
至0.012Dの範囲にあることを特徴とする請求項5
に記載のスチールコード。 - 【請求項7】 前記第一の自由空間が0.010mm乃
至0.075mmの範囲にあることを特徴とする請求項
1に記載のスチールコード。 - 【請求項8】 前記第二の自由空間が0.030mm乃
至0.150mmの範囲にあることを特徴とする請求項
5に記載のスチールコード。 - 【請求項9】 半径方向外側の層と半径方向内側の層間
の撚り角の差が、前記半径方向内側の層の前記撚り角の
大きさの1.5%乃至20%の範囲にあることを特徴と
する請求項1に記載のスチールコード。 - 【請求項10】 半径方向外側の層と半径方向内側の層
間の撚り角の差が、前記半径方向内側の層の前記撚り角
の大きさの上限10%以下であることを特徴とする請求
項9に記載のスチールコード。 - 【請求項11】 前記コアストランドの層は全て第一の
方向に撚られ、前記周囲ストランドは前記コアストラン
ドを囲んで前記第一の方向に撚られ、前記周囲ストラン
ドの層は前記第一の方向とは逆方向に撚られていること
を特徴とする請求項1に記載のスチールコード。 - 【請求項12】 中心部の素線が1本であることを特徴
とする請求項1に記載のスチールコード。 - 【請求項13】 前記中心部は1本の直線の補助素線を
囲む3本の撚られた素線から成ることを特徴とする請求
項1に記載のスチールコード。 - 【請求項14】 少なくとも前記コアストランドの前記
中心部は、上に乗る層の前記撚り角より大きい撚り角で
撚られている2乃至7本の素線から成ることを特徴とす
る請求項1に記載のスチールコード。 - 【請求項15】 前記コードの直径Dが3乃至20mm
の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載のスチー
ルコード。 - 【請求項16】 前記コードの直径Dが6乃至15mm
の範囲にあることを特徴とする請求項15に記載のスチ
ールコード。 - 【請求項17】 前記素線の直径が0.15乃至1.2
0mmの範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の
スチールコード。 - 【請求項18】 前記素線は亜鉛または亜鉛合金の被覆
を施してあることを特徴とする請求項1に記載のスチー
ルコード。 - 【請求項19】 直径Dのスチールコードはコアストラ
ンドと前記コアストランドを囲む上限5本までの周囲ス
トランドから成り、前記コアストランドの直径はD1、
前記周囲ストランドの直径はD2で、コアストランドと
周囲ストランドの直径比D1/D2は0.70より大き
く、各ストランドは1本以上の中心部素線から成る中心
部と前記中心部を囲む2層以上の素線とを有し、各層の
前記素線は全てほぼ同じ直径で、各層の前記素線直径は
同じストランドの前記中心部の全直径より小さく、半径
方向外側の層の前記素線直径は同じストランドの半径方
向内側の層の前記素線直径より小さく、半径方向外側の
層の前記撚り角は同じストランドの半径方向内側の層の
前記撚り角より小さく、0.0015D乃至0.007
5Dの範囲の第一の自由空間が少なくとも前記コアスト
ランドにおいて前記半径方向最も内側の層の各組の素線
間に設けられていることを特徴とするスチールコード。 - 【請求項20】 直径Dのスチールコードはコアストラ
ンドと前記コアストランドを囲む上限7本までの周囲ス
トランドから成り、前記コアストランドの直径はD1、
前記周囲ストランドの直径はD2で、コアストランドと
周囲ストランドの直径比D1/D2は1.39より大き
く、各ストランドは1本以上の中心部素線から成る中心
部と前記中心部を囲む2層以上の素線とを有し、各層の
前記素線は全てほぼ同じ直径で、半径方向外側の層の前
記撚り角は同じストランドの半径方向内側の層の前記撚
り角より小さく、0.0015D乃至0.0075Dの
範囲の第一の自由空間が少なくとも前記コアストランド
において前記半径方向最も内側の層の各組の素線間に設
けられていることを特徴とするスチールコード。 - 【請求項21】 直径Dのスチールコードはコアストラ
ンドと前記コアストランドを囲む上限8本までの周囲ス
トランドから成り、前記コアストランドの直径はD1、
前記周囲ストランドの直径はD2で、コアストランドと
周囲ストランドの直径比D1/D2は1.73より大き
く、各ストランドは1本以上の中心部素線から成る中心
部と前記中心部を囲む2層以上の素線とを有し、各層の
前記素線は全てほぼ同じ直径で、半径方向外側の層の前
記撚り角は同じストランドの半径方向内側の層の前記撚
り角より小さく、0.0015D乃至0.0075Dの
範囲の第一の自由空間が少なくとも前記コアストランド
において前記半径方向最も内側の層の各組の素線間に設
けられていることを特徴とするスチールコード。 - 【請求項22】 直径Dのスチールコードはコアストラ
ンドと前記コアストランドを囲む上限9本までの周囲ス
トランドから成り、前記コアストランドの直径はD1、
前記周囲ストランドの直径はD2で、コアストランドと
周囲ストランドの直径比D1/D2は2.07より大き
く、各ストランドは1本以上の中心部素線から成る中心
部と前記中心部を囲む2層以上の素線とを有し、各層の
前記素線は全てほぼ同じ直径で、半径方向外側の層の前
記撚り角は同じストランドの半径方向内側の層の前記撚
り角より小さく、0.0015D乃至0.0075Dの
範囲の第一の自由空間が少なくとも前記コアストランド
において前記半径方向最も内側の層の各組の素線間に設
けられていることを特徴とするスチールコード。 - 【請求項23】 前記先行する各請求項の一つに記載の
少なくとも1本のコードを含むことを特徴とするゴム製
品。 - 【請求項24】 前記ゴムが、前記コアストランドの前
記中心部素線にまで浸透していることを特徴とする請求
項22に記載のゴム製品。 - 【請求項25】 ゴムが、前記コアストランドの全ての
前記中心部素線を包み込んでいることを特徴とする請求
項23に記載のゴム製品。 - 【請求項26】 前記ゴム製品がコンベヤーベルトであ
ることを特徴とする請求項22乃至24のいずれか1項
に記載のゴム製品。 - 【請求項27】 前記コード数が1本で前記ゴム製品が
円形断面を有する細長い部品であることを特徴とする請
求項22乃至24のいずれか1項に記載のゴム製品。 - 【請求項28】 前記ゴムが、ポリクロロプレンゴムで
あることを特徴とする請求項26に記載のゴム製品。 - 【請求項29】 前記ゴムが、ニトリルゴムであること
を特徴とする請求項26に記載のゴム製品。 - 【請求項30】 前記ゴムが、EPDMゴムであること
を特徴とする請求項26に記載のゴム製品。
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